Tìm hiểu về thiết bị triệt tiêu EMI "Ferrite"

• Hạt ferit thường được sử dụng ở tần số cao, nơi chúng phản ứng và phụ thuộc vào tần số. Ở tần số thấp, điện cảm nhỏ và tổn thất đường dây nhỏ; Hạt ferit là bộ suy giảm tần số cao của năng lượng RF.

  
  

  Các thiết bị ferit này là bộ lọc hấp thụ và bao gồm các thành phần tiêu tán. Trong dải ngừng, thiết bị mất dữ liệu hấp thụ năng lượng của nhiễu điện từ và chuyển đổi nó thành tổn thất nhiệt, do đó hoạt động như một bộ lọc. Vật liệu Ferrite là một thiết bị tiêu hao được sử dụng rộng rãi có thể được sử dụng để tạo thành một bộ lọc thông thấp.

  
  

  Ferrit là một vật liệu sắt từ có cấu trúc mạng tinh thể khối. Quy trình sản xuất và tính chất cơ học của nó tương tự như gốm sứ, màu xám đen nên còn được gọi là sứ từ đen. Cấu trúc phân tử của ferit là MO· Fe2O3, trong đó MO là một oxit kim loại, thường là MnO hoặc ZnO. Ngoài ra, theo các dải tần số áp dụng khác nhau, ferit được chia thành dải tần trung bình 20 ~ 150KHz, băng tần trung bình và cao 100 ~ 500KHz và dải tần số cực cao 500 ~ 1000KHz.

  
  

  Thứ hai, đặc điểm của ferit

  
  

  Mặc dù trở kháng của cuộn cảm được hình thành bởi dây đi qua lõi ferit tăng theo tần số, nhưng cơ chế hoàn toàn khác nhau ở các tần số khác nhau.

  
  

  Như thể hiện trong hình bên dưới, trở kháng của ferit bao gồm điện trở R và điện cảm X của nó.

  
  

• 
  

Trong dải tần số thấp, trở kháng được tạo thành từ điện kháng cảm ứng của điện cảm. Lúc này, độ thấm của lõi cao, điện cảm lớn, tổn thất của lõi nhỏ, toàn bộ thiết bị là cuộn cảm có đặc tính tổn thất thấp và Q cao, dễ gây cộng hưởng. Do đó, ở dải tần số thấp, đôi khi có sự gia tăng nhiễu.

Trong dải tần cao, trở kháng được tạo thành từ các thành phần điện trở. Khi tần số tăng lên, độ thấm của lõi giảm, độ tự cảm của cuộn cảm giảm và thành phần điện kháng giảm. Tuy nhiên, lúc này, tổn thất của lõi tăng lên và thành phần điện trở tăng lên, dẫn đến tổng trở kháng tăng lên.

Khi tín hiệu tần số cao đi qua ferit, năng lượng điện từ được tiêu tán dưới dạng nhiệt.

Mạch tương đương của ferit khác nhau ở tần số thấp và cao

Nó là một cuộn cảm ở tần số thấp và là một điện trở thay đổi theo tần số ở tần số cao.

Có một sự khác biệt cơ bản giữa cuộn cảm và điện trở, bản thân cuộn cảm không tiêu thụ năng lượng mà chỉ lưu trữ năng lượng.

Kết quả là, cuộn cảm và tụ điện trong mạch tạo thành một mạch cộng hưởng, làm tăng nhiễu ở các tần số nhất định. Điện trở tiêu tán năng lượng, do đó làm giảm đáng kể nhiễu.

Khi một dòng điện chạy qua dây của ferit, một từ trường được tạo ra trong lõi ferit, và khi cường độ của từ trường vượt quá một giá trị nhất định, lõi bị bão hòa, độ thấm giảm mạnh và điện cảm giảm. Do đó, khi một dòng điện lớn chạy qua bộ lọc, tổn thất chèn tần số thấp của bộ lọc sẽ thay đổi. Ở tần số cao, độ thấm của lõi đã thấp, và ở tần số cao, các đặc tính tổn thất của lõi chính hoạt động và dòng điện ít ảnh hưởng đến các đặc tính tần số cao của bộ lọc.

Trên thực tế, các hạt ferit được giải thích tốt hơn bởi kết nối song song của điện cảm và điện trở. Ở tần số thấp, cuộn cảm làm ngắn điện trở; Ở tần số cao, điện kháng cảm ứng cao đến mức dòng điện chỉ có thể chạy qua điện trở. Vật liệu ferit có độ thấm khác nhau được lựa chọn theo tần số triệt tiêu nhiễu. Độ thấm của vật liệu ferit càng cao thì trở kháng tần số thấp càng lớn và trở kháng tần số cao càng nhỏ.

Ngoài ra, vật liệu ferit có độ thấm cao thường có hằng số điện môi cao hơn, và khi dây dẫn đi qua, điện dung ký sinh hình thành lớn hơn, điều này cũng làm giảm trở kháng tần số cao.

3. Ứng dụng của ferit

Các ứng dụng khác nhau có các yêu cầu khác nhau về tính chất của vật liệu ferit và hình dạng của lõi ferit.

Ứng dụng của ferit chủ yếu ở ba khía cạnh sau.

Các ứng dụng tín hiệu mức thấp: Các đặc tính của vật liệu ferit cần thiết được xác định bởi độ thấm, không chỉ đòi hỏi tổn thất thấp trong lõi ferit mà còn phải có độ ổn định từ tính tốt, tức là nó không thay đổi nhiều theo thời gian và nhiệt độ. Các ứng dụng Ferrite trong lĩnh vực này bao gồm cuộn cảm Q cao, cuộn cảm chế độ chung và băng thông rộng, máy biến áp xung phù hợp, ăng-ten thu vô tuyến và ăng-ten chủ động và thụ động.

Chuyển đổi công suất và lọc: vật liệu ferit được yêu cầu phải có mật độ từ thông cao và tổn thất thấp ở tần số và nhiệt độ hoạt động. Các ứng dụng trong lĩnh vực này bao gồm bộ nguồn chuyển mạch, bộ khuếch đại từ tính, bộ chuyển đổi DC-DC, bộ lọc đường dây điện, cuộn dây kích hoạt và máy biến áp để chuyển đổi nguồn điện.

Ngăn chặn nhiễu điện từ: Ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất của ferit là độ thấm của vật liệu ferit, tỷ lệ thuận với trở kháng của lõi ferit.

Ferrit thường triệt tiêu tín hiệu dẫn truyền không mong muốn hoặc tín hiệu bức xạ theo 3 cách.

Đầu tiên, ứng dụng phổ biến nhất là sử dụng lõi ferit trực tiếp trên dây dẫn của các thành phần hoặc mạch cấp bo mạch. Trong ứng dụng này, lõi ferit triệt tiêu mọi dao động ký sinh, cảm ứng suy giảm và tín hiệu không mong muốn tần số cao được truyền đến hoặc kết nối với các dây dẫn thành phần.

Thứ hai, ferit được sử dụng như một cuộn cảm để tạo thành một bộ lọc thông thấp, cung cấp các đường dẫn cảm ứng và điện dung ở tần số thấp và tổn thất lớn ở tần số cao hơn.

Cuối cùng, các ứng dụng ít được sử dụng hơn là sử dụng ferit như một lá chắn thực tế để cách ly dây dẫn, thành phần hoặc mạch điện khỏi các trường điện từ phân tán trong môi trường.

Trong hai ứng dụng đầu tiên, lõi ferit ngăn chặn nhiễu dẫn điện bằng cách loại bỏ hoặc làm suy giảm đáng kể dòng điện tần số cao của nguồn nhiễu điện từ.

Ferrit được sử dụng để cung cấp trở kháng tần số cao đủ cao để giảm dòng điện tần số cao. Về mặt lý thuyết, một ferit lý tưởng sẽ cung cấp trở kháng cao trong dải tần số cao và trở kháng bằng không trong tất cả các dải tần khác. Nhưng trên thực tế, trở kháng của lõi ferit phụ thuộc vào tần số, khi tần số thấp hơn 1MHz, trở kháng của nó là thấp nhất, đối với các vật liệu ferit khác nhau, trở kháng cao nhất xuất hiện trong khoảng 10 ~ 500MHz.